El objeto del presente trabajo practico es:
- Analizar el funcionamiento de una etapa conversora en el dominio del tiempo mediante software aplicado, determinando las componentes de frecuencia a la salida, medidas con el osciloscopio en modo Y-T
- Evaluar el contenido armónico de las señales a la salida del conversor y graficar en el dominio de la frecuencia
- Comprender y analizar el proceso de demodulación.
- Observar efectos de las señales a la salida del detector de envolvente calculando los componentes del filtro de salida
- Analizar las mejoras que se pueden introducir al proceso de la demodulacion para recuperar la señal del mensaje con la mas baja distorsión armónica.
- Investigar una solucion técnica de un sistema receptor de AM comercial.
- Redactar las conclusiones finales analizando los resultados obtenidos en los procesos que forman parte de la recepción de AM.
- Multisim 7
- Mathcad
1.Utilizando el software aplicado dibujar una etapa conversora basado en un subcircuito MIX2850 tal como se representa en la figura 1.
Este circuito converte una señal de RF (radio frecuencia) madulada en AM en una señal de FI (frecuencia intermedia), por el método súper heterodino gracias a la inserción de una señal que proviene de un oscilador local.
El subcircuito MIX2850 es un circuito conversor que utiliza un multiplicador analógico de cuatro cuadrantes como núcleo de procesamiento llamada celda de Gilbert.
Las entradas del circuito son:
OSCPOS: Entrada positiva de la señal proveniente del oscilador local
OSCNEG: Entrada negativa de la señal proveniente del oscilador local.
RFPOS: Entrada positiva de la señal de RF
RFNEG: Entrada negativa de la señal de RF.
figura 1:
En nuestro caso conectamos la entrada RFNEG, a un divisor de tension formado por R1,R2 y un potenciometro que nos permite realizar el ajuste de portadora.
Los otros terminales son:
VCC: Alimentacion positiva
VEE: Alimentacion negativa
GND: Tierra
OUT: Salida
Internamente el MIX2850 esta formado por una sección multiplicadora celda de Gilbert, circuito, que se representa en la figura 2:
2) a) Introducir al conversor MIX2850 (pata OSCPOS y OSCNEG) una señal con un generador senoidal, de amplitud 50mVp y frecuencia 1000KHz. Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medicion.
Escala utilizada:
b) Introducir al conversor MIX2850 (pata RFPOS y RFNEG) una señal VRF con un generador de AM, de amplitud 100mVp, frecuencia de portadora de 600KHz y frecuencia modulante de 5KHz, modulada al 60%.
Verificar el ajuste de control de anulacion de portadora al 50%.
Graficar utilizando el programa Grapher la señal de osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medicion
Escala utilizada:
c) Medir la señal de salida (OUT), determinando las componentes armonicas heterodinas, del resultado del producto de sumas y restas.
Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio del producto de sumas. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medicion.
Producto de sumas:
Escala utilizada:
Producto de restas:
Escala utilizada:
3) Expresar matemáticamente utilizando mathcad cada una de las señales obtenidas a la salida del conversor.
4) Realice la representacion espectral de la señal a la salida del conversor con escala en dBm y verifique graficamente el indice de modulacion m en porcentaje aplizando la formula.
5) Una señal de FI modulada en AM entra a un demodulador de AM utilizando un circuito detector de envolvente como se indica en la figura 4:
Donde R2=10Kohm, R1=100Kohm, Fm=1KHz, FI: 465KHz, m=60%
Utilizando el software aplicado simule el comportamiento del circuito:
Recuerde que para que el circuito funcione adecuadamente debemos tener un tiempo de carga rapido y un tiempo de descarga lento, de forma tal que satisfaga la siguiente ecuacion:
Ajuste el valor de los componentes del filtro RC de salida tal que cumpla con los requerimientos antes mencionados
a) Calcular el valor de C1.
b) Realice la representacion en el dominio del tiempo de la señal de entrada y de salida.
Entrada:
Salida:
c) Excriba la expresion matematica de la señal en la carga.
Para este punto utilizamos la armonica principal.
6) A continuacion mediante la utilizacion de software aplicado realizaremos el analisis de Fourier de la señal de salida, determinando el contenido armonico de la distorsion en la señal demodulada.
a) Eligiremos en la barra de herramientas del multisim el menu simulate analyses, Fourier Analysis
b) Utilizando el programa Grapher grafique el espectro en el nodo de salida de la señal modulada ( tome como componenetes de analisis hasta la decima armonica)
c) Con el valor de cada una de las componentes resultantes del espectro de salida realice el calculo de la distorcion armonica total.
THD= 59.4%
7) En esta parte del presente TP mejoraremos los resultados obtenidos en el proceso de demodulacion. Para ello utilizaremos un circuito con amplificadores operacionales que permita obtener la señal original con muy baja distorcion.
El circuito esta compuesto por tres etapas que realizan la deteccion y filtrado requerido por el demodulador tal como podemos apreciar en la figura 6.
El amplificador U1, es un circuito diodo ideal, que con la combinacion de la etapa U3 consiguen obtener una deteccion completa de la señal modulada.
A continuacion se aplica la transferencia a una etapa U2 que es un filtro activo de segundo orden con una estructura denominada " Multiple Realimentacion o MFB".
Para comprender el funcinamiento del sistema desarrollaremos el siguiente procedimiento practico:
a) Con el uso del software aplicado dibuje el circuito en Multisim y simule el funcionamiento del filtro MFB pasa bajos de salida realizando una representacion de la respuesta en frecuencia de la ganancia y fase utilizando el intrumento Bode Plotter tal como se observa en la figura 5.
Modulo:
Fase:
c) Dibuje el circuito del demodulador completo como se aprecia en la figura 6
d) Realice la representacion en el dominio del tiempo de la señal de entrada y de salida.
Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio de entrada al demodulador. Completar los factores de escalas de osciloscopio utilizadas en la medicion.
Entrada:
Escala utilizada:
Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio de salida al demodulador. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medicion.
Salida:
Escala utilizada:
e) Escriba la expresion matematica de la señal en la carga.
8) Al igual que en el punto 7 y mediante la utilizacion de software aplicado realizaremos el analisis de Fourier de la señal de salida, para comprobar nuevamente el contenido armonico de la distorcion en la señal demodulada.
a) Eligiremos en la barra de herramientas del Multisim el menu Simulate analyses, Fourier Analysis
b) Utilizando el programa Grapher grafique el espectro en el nodo de salida de la señal demodulada (tome como componentes de analisis hasta la decima armonica)
c) Con el valor de cada una de las componentes resultantes del espectro realice el calculo de la distorsion armonica total.
THD: 12.4%
9) Investigar una solucion de un sistema receptor de AM comercial.
Finalmente se buscara algun circuito receptor de AM en banda de MF realizando el siguiente analisis tecnico:
a) Caracteristicas funcionales mas importantes de cada bloque que forma el sistema.
b) Recomendaciones a tener en cuenta en el proceso de diseño e insutrializacion
c) Especificaciones finales del sistema.
Siguiendo el siguiente link tenemos un circuito y las especificaciones de un receptor de AM:
http://www.yoreparo.com/nav/?url=http://www.monografias.com/trabajos2/receptoram/receptoram.shtml
Descargando el siguiente archivo, tambien encontraras un receptor de AM:
http://www.megaupload.com/?d=148VLZOY
10) Redacte las conclusiones finales del TP haciendo una sistesis sobre los resultados obtenidos en el mismo.
En este TP pudimos observar mediante el circuito del punto 5 , que teniendo una señal de AM en la entrada obtenemos a la salida la señal demodulada y ademas calculamos los componentes del filtro de salida, igualmente mediante el analisis de Fourier verificamos que el circuito del punto 6, la señal demodulada era mejor y como muestran las foto que subimos anteriormente del analisis de Fourier verificamos que la señal del punto 6 tenia las armonicas mas pequeñas. Investigamos una solucion para un circuito receptor de AM comercial. En sistesis pudimos comprender y analizar el proceso de demodulacion mas en profundidad.
